×

描述生物材料和人体组织的分数Kelvin-Zener模型的新材料识别模式。 (英语) Zbl 1456.74125号

摘要:本研究的目的是使用适用于粘弹性体分数Kelvin-Zener模型和标准力学试验的简单材料识别模式描述几种生物材料和组织。每种描述都包含应力和应变的分数阶导数、弹性模量、应力和应力松弛常数,这些常数服从Clausius-Duhem不等式施加的限制。这四个参数是通过拉普拉斯变换、波斯特反演公式和牛顿法得到的。所建议的方法可以作为拟线性粘弹性的替代方法,为生物材料/组织比较提供物理上统一的定量测量,并可应用于实际数据。它也适用于非平滑输入。关于生物材料,对蚀刻的聚乳酸-聚乙二醇膜和相应的复合支架进行了比较。关于人体组织,描述了鼓膜、镫骨腱和镫骨环状韧带。所获得的受检案例的机械响应与实验记录的一致。

MSC公司:

74升15 生物力学固体力学
74D10型 具有记忆材料的非线性本构方程
92立方厘米 生物力学
26A33飞机 分数导数和积分
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Magin,R.L.,生物工程中的分数微积分(2006)
[3] Mainardi,F.,《流变学基本分数模型的蠕变、松弛和粘度特性》,《欧洲物理杂志》,193,133-160(2011)
[4] Bagely,R.L。;Torvik,P.J.,《关于粘弹性行为的分数阶微积分模型》,J Rheol,30,133-155(1986)·Zbl 0613.73034号
[5] Atanackovic,T.M.,《粘弹性体的修正齐纳模型》,《连续介质力学与热效应》,第14期,第137-148页(2002年)·Zbl 1032.74015号
[6] Petrovic,LjM;Spasic,D.T。;Atanackovic,T.M.,关于人类牙根牙本质的数学模型,Dent Mater,21,125-128(2005)
[7] Dankuc,D.V。;新泽西州科文西奇。;Spasic,D.T.,具有分数型耗散模式的中耳结构新模型,(Podlubny,I.;Vinagre Jara,B.M.;Chen,Y.Q.,《第四届国际会计师联合会分数分化研讨会论文集及其应用》,Badajoz(2010),ISBN 9788055304878,第FDA10-156条。2010
[8] 波波维奇,J.K。;Spasic,D.T。;托西奇,J。;Kolarovic,J.L。;马尔蒂,R。;Mitic,I.M.,急性淋巴细胞白血病儿童高剂量甲氨蝶呤药代动力学的分数模型,Commun Nonlin Sci Numer Simul,22451-471(2015)
[9] 米拉尼,R.D。;普拉特,J。;Iyer,P。;Madihally,S.V.,《蚀刻复合基质以产生纳米级表面特征的应力松弛》,生物材料,30703-710(2009)
[10] Cheng,T。;戴,C。;Gan,R.Z.,人类鼓膜的粘弹性特性,Ann Biomed Eng,35,305-314(2007)
[11] 程,T。;Gan,R.Z.,人中耳镫骨腱的力学特性,生物医学工程杂志,129,913-998(2007)
[12] 甘·R·Z。;杨,F。;张,X。;Nakmali,D.,镫骨环形韧带的机械特性,医学工程物理,33,330-339(2011)
[13] Oldham,K.B。;Spanier,J.,《分数阶微积分》(1974),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0428.26004号
[14] 埃内伦德,M。;梅勒,L。;Runesson,K。;Josefson,B.L.,标准线性粘弹性固体与分数阶速率定律的公式化和积分,国际J固体结构,362417-2442(1999)·Zbl 0943.74009号
[15] Garnier,H。;杨,P.C.,连续时间模型识别能提供什么?,(Kinnaert,M.,《第16届国际会计师联合会系统识别研讨会论文集》,第16届联合会系统标识研讨会论文集,布鲁塞尔(2012)),810-815
[16] Mikusinski,J.,《运算微积分》(1959),佩加蒙出版社:纽约佩加蒙出版社·Zbl 0088.33002号
[17] Atanackovic,T.M。;Spasic,D.T.,《粘弹性柔顺接触-冲击模型》,《应用机械-T ASME杂志》,71,134-138(2004)·Zbl 1111.74312号
[18] Al-Shuabi,A.,通过Post-Widder公式反演拉普拉斯变换,积分变换规范函数,11225-232(2001)·Zbl 1022.65138号
[19] 卡诺,P.O。;Brio,M.,Post公式在色散介质中光脉冲传播中的应用,计算数学应用,59,629-650(2010)·Zbl 1189.78052号
[20] 巴格利,R.L。;Torvik,P.J.,分数阶微积分应用于粘弹性的理论基础,《流变学杂志》,27201-210(1983)·Zbl 0515.76012号
[21] Ionescu,C.M。;西科辛斯基。;De Keyser,R.,《人体肺部模型中的粘弹性和分形结构》,Arch Mech,62,21-48(2010)·Zbl 1269.74153号
[22] Ionescu,C.M。;马查多,J.A.T。;De Keyser,R.,使用具有恒定相位元件的分数阶梯形网络对肺阻抗进行建模,IEEE跨生物电路系统,583-89(2011)
[23] 克雷姆,D.O。;Rojo,F.J。;Atienza,J.M。;几内亚,G.V。;Armentano,R.L.,应用分数微积分模拟动脉粘弹性,拉丁美洲应用研究,38,141-145(2008)
[24] 克雷姆,D。;Rojo,F.J。;阿蒂恩扎,J.M。;Armentano,R.L。;几内亚,G.V.,用于描述人体动脉单轴应力松弛的分数阶粘弹性,Phys Med Biol,53,4543-4554(2008)
[25] 泽尔帕,JP;Canelas,A。;Sensale,B。;桑塔纳,DB;Armentano,RL,使用新型高阶粘弹性分数元建模动脉壁力学,应用数学模型,39,4767-4780(2015)·Zbl 1443.74097号
[26] 乔尔杰维奇,V.D。;贾里奇,J。;法布里,B。;弗雷德伯格,J.J。;Stamenović,D.,分数衍生物体现了细胞流变学行为的基本特征,Ann Biomed Eng,31,692-699(2003)
[27] Liu,J.G。;Xu,M.Y.,涉及三个不同参数的粘弹性材料的高阶分数阶本构方程及其松弛和蠕变函数,《机械时效材料》,10,263-279(2006)
[28] Petrovic,LjM;Zorica,D.M。;Stojanac,I.L。;Krstonosic,V.S。;哈德纳德耶夫,M.S。;Janev,M.B.,未固化树脂复合材料的粘弹性性能:动态振动剪切试验和分数阶导数模型,Dent Mater,311003-1009(2015)
[29] Rihan,F.A.,分数阶生物系统的数值建模,《文摘》,2013(2013),文章编号816803,11页,Hindawi Publishing Corporation·Zbl 1470.65131号
[30] El-Sayed,文学硕士。;Rida,S.Z。;Arafa,A.A.M.,分数阶生物种群模型的精确解,Commun Theor Phys,52,992-996(2009)·Zbl 1184.92038号
[31] 格里克尔,W.G。;Nonnenmacher,T.F.,《自相似蛋白质动力学的分数阶微积分方法》,《生物物理学杂志》,68,46-53(1995)
[32] West,B.J.,《分形生理学与分数阶微积分:透视》,Front Physiol,1,12(2010)
[33] Alawneh,A.,《应用多步广义微分变换方法求解时间分数酶动力学》,离散动态Soc,592938,7(2013)·兹比尔1264.65128
[34] 贝尔曼,R。;卡拉巴,R.E。;洛克特,J.A.,《拉普拉斯变换的数值反演:在生物学、经济学、工程和物理学中的应用》(1966),爱思唯尔:爱思唯尔纽约·Zbl 0147.14003号
[35] Keener,J。;Sneyd,J.,《数学生理学》(1998),Springer:Springer New York·兹比尔0913.92009
[36] Janev,M。;Pilipović,S。;Atanacković,T.M。;Obradović,R。;Ralević,N.,用于图像去噪的完全分数阶各向异性扩散,数学计算模型,54729-741(2011)·Zbl 1225.94003号
[37] 马查多,J.T。;Mainardi,F。;Kiryakova,V.,分数微积分:quo vadimus?,分形计算应用分析,18495-526(2015)·兹比尔1309.26011
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。